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常用EDA技术软件及在教学中的应用

2020-07-14 09:24    作者:pg电子官网

  辅助分析和辅助设计)技术基础上发展起来的计算机设计软件系统,它集计算机、电子、信息和CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助)等技术于一体,不仅具有强大的设计能力,还具有测试、分析及管理的功能,可完整实现电子产品从电学观念设计到生成物理生产数据的全过程。它改变了以往采用定量计算和搭实验为基础的传统设计方式,使电子电路的分析与设计方法发生了重大变革。微电子技术的迅猛发展和微型计算机的快速普及,给EDA技术的广泛应用创造了良好条件。EDA技术已成为当代电子系统及专用

  Protel的前身版本是Tango,由澳大利亚Protel Technolog公司研制开发。该软件功能十分强大,可以完成电路原理图的设计、电路仿真分析、印制电路板设计及自动布线、信号完整性分析、可编程逻辑器件(PLD)设计等。

  Orcad软件包是20世纪90年代初由美国Orcad公司研制开发的EDA软件包,包括原理图设计、PCB设计、VST、PLD Tools等软件。

  EDA软件很多,其功能各有所长,但也有相似之处。因此对于在校的大中专学生来说,没有必要也不可能通晓所有软件,重点学习一到两种即可,因为每学习一种软件都需要时间。就目前了解的国际国内EDA软件的推广应用情况来看,Multisim和Protel是两款优秀的EDA软件。

  Multisim软件被誉为“计算机里的实验室”。具有界面交互友好、画面形象直观、易学、易用、快捷、方便、真实、准确的特点,可实现大部分硬件电路实验和分析的功能。

  Multisim的设计实验工作区好象一块面包板,在上面可建立各种电路进行仿真实验及分析,工具栏中存放着数字电压表、数字电流表、数字万用表、功率表、具有存贮功能的示波器、能产生正弦波三角波和方波的函数发生器、可直接显示电路频率响应的扫频仪、数字信号逻辑分析仪、数字信号发生器,还有可进行逻辑表达式和逻辑电路图相互转换的逻辑转换仪等。

  Multisim的器件库为用户提供数万种以上的常用模拟和数字元器件,设计和实验时可通过工具栏任意取用,每种元器件使用数量不受限制。元器件之间的连线操作也非常方便,当你将电路所用元件放置到工作区后,只要将鼠标箭头指向元器件的引脚,立即就会出现一个黑色圆点,这时按下鼠标左键,移动光标到另一个元器件的引脚,一条连线自动形成。实验时,发光二极管可以发出红绿蓝各色光,逻辑探头可直接显示电路节点的高低电平,继电器开关触点可以分合动作,熔断器可以被烧断,灯泡可以发光或烧毁,蜂鸣器可以发出不同音调的声音,电位器的触点可以按比例移动改变阻值,仪器仪表可以显示相应的数据和波形。Multisim为用户造就了一个一体化的设计实验环境,建立电路、实验分析和结果输出在系统菜单系统中可以全部完成。如果是电子电路设计,Multisim还可进行直流工作点分析、瞬态分析、傅里叶变换分析、噪声和失真度分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、零极点分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析等,分析结果以数值或波形直观地显示出来。图1所示为用Multisim建立的单管放大电路及仿真实验测试的输入输出电压波形。

  Protel软件功能十分强大,尤其是印制电路板的设计与制作方面具有独到之处。目前应用的最新版本ProtelDXP是一个32位的EDA设计系统,可以完成电路原理图的设计、错误检查、仿真分析、印制电路板设计、信号完整性分析、可编程逻辑器件(PLD)设计等。该软件集强大的设计能力、复杂工艺的可生产性、设计过程管理于一体,具有电子产品从设计到生产的完善的技术保证。Protel还具有网络功能,对复杂的电子系统可通过网络实现多个成员分工合作设计,设计成员通过设置密码规定访问权限。Protel采用数据库文档管理方式,对多个相互关联的设计文档实现同步设计和统一管理。

  Protel仿真器,可以进行模拟信号和数字信号电路的混合仿真,给出各测试点输出信号的数据和波形。同时它还能够进行直流工作点、瞬态、交流小信号、失真、噪声、温度、蒙特卡罗等多种分析,通过分析可以发现电路的性能缺陷,及时地加以修正。Protel所带的信号完整性分析工具能够精确地模拟和分析印制电路板的性能,从而使得用户可以了解网络阻抗、传输特性、传播延迟、信号质量、信号反射、串音以及电磁兼容性等问题以及它们带来的影响。确保了电子产品的设计质量。图2所示为用Protel设计的“振荡器和积分器”电路原理图、仿真波形和印制电路板。

  教育要面向现代化,面向未来。教学内容要跟随时代变化及时更新。EDA是最近十多年刚发展起来的新技术,其卓越的功能,不仅缩短了产品开发的周期,降低了设计和制作成本,而且大大提高了产品的质量,使电子科技界发生了重大变革。许多大中专校已经开设了相关的课程,现在市面上已有多种版本的EDA教材出版, EDA技术方面的参考书也很多。教育部组织制订的新的电子类电气类各专业教学大纲也已将EDA技术列为学生必学的内容之一。

  目前电子产品已进入微电子技术应用阶段,超大规模集成电路、复杂的电路结构和精密的制作工艺设计,是手工设计难以完成的,EDA技术成为电子产品设计的重要工具。微电子技术、计算机使电力电气设备的自动化智能化程度越来越高,以弱控强是现代电气设备的特征。

  EDA软件教学为电工电子课程教学改革打开了一个窗口。学生一旦掌握了EDA软件的基本操作,便可在教师的指导下在计算机上自学,对有关课程内容进行分析和计算,做开放型实验和设计型实验,完成课外作业,加深对课堂内容的分析和理解。教师可用EDA软件搞科研设计和帮助备课,研究电路中的疑难问题,精减课堂教学内容,取代部分硬件电路实验,可取得事半功倍的效果。教师教得轻松,学生学得主动,省钱省时又省工。同时使电工电子技术实验和进行电路设计成为一件轻松愉快的事情。

  随着计算机应用的普及,各种应用软件应运而生,为各项工程设计和制造采用计算机辅助设计技术提供了便利条件。现在大多数学校备有充足的学生上机的机房,甚至有的学生宿舍也配备了计算机,为学生进行计算机操作创造了良好的条件。开设EDA技术课程,让学生学会使用EDA软件,相当于给每个学生创建了一个电工电子技术实验室和设计室,可有效地促进学生综合技能的培养。

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